Dallo studio di fattibilità al progetto

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1 Dallo studio di fattibilità al progetto Cavi marini stato dell arte Tipologia XLPE qualificata da prove di tipo, limitazioni sulla lunghezza derivanti dal giunto (per cavi marini) L max attuale circa 3 km XLPE cavo marino Nexans 1

2 Dallo studio di fattibilità al progetto Cavi marini stato dell arte Tipologia XLPE Ulteriori informazioni su cavi in AAT sono reperibili anche su:

3 Dallo studio di fattibilità al progetto Tipici di posa cavi Posa in trincea Posa in galleria cavi 3

4 Dallo studio di fattibilità al progetto GALLERIA CAVI FAVAZZINA - SCILLA L opera in sotterraneo (galleria di posa) è costituita da tre elementi: Tratto suborizzontale iniziale (sottopasso dei rilevati, camera pompe e giunti lunghezza circa 2 m inclinazione 4%) Tratto suborizzontale in galleria meccanizzata (lunghezza metri 25, inclinazione costante pari al 1%) Tratto verticale (lunghezza 35 m) 4

5 Dallo studio di fattibilità al progetto Profilo altimetrico 5

6 L approccio nello spettro visibile! 6

7 L approccio ai raggi X! 7

8 Come la gente reagisce nello spettro visibile Non si vede! 8

9 Come ragiona invece l ingegnere elettrico..27 Ω/km 13 nf/km 13 nf/km Qc=.6 MVAr/km 2 x.18 Ω/km 2x24 nf/km 2x24 nf/km Qc= 2x12 MVAr/km 9

10 Confronto con progetti di riferimento Elenco progetti con cavi terrestri AAT c.a. 1

11 Confronto con progetti di riferimento Progetti con collegamenti in cavo AAT in c.a. nel mondo con tratti marini Progetto Tensione [kv] Frequenza [Hz] N terne Cavo [km] Linea aerea [km] Profondità massima in mare [m] Sorgente Rizziconi I , Spagna Marocco I , Giordania Egitto , Canada Vanco uver Sorgente-Rizziconi II ~ marino + 5 terrestre 6,5 marino + 2,2 terrestre Spagna Marocco II lunghezza cavi 31, 5 km 11

12 Confronto con progetti di riferimento Gli studi in USA Riguardano un esteso impiego di cavi terrestri nel Connecticut 12

13 Confronto con progetti di riferimento Studio ROC group (GE (USA) / EnerNex (USA) / PB Power (UK) / K&R Consulting (USA)/ABB/EPRI (USA)/Teshmont (USA), per conto degli operatori elettrici dello stato del Connecticut per determinare la massima lunghezza tecnologicamente fattibile con impiego di cavi terrestri a 345 kv 6 Hz. Il ROC group ha concluso che gli studi non supportano ulteriori incrementi di lunghezza oltre 35 km (ivi compresi cavi da inserire in prossimità dei cavi già previsti) dovuto alla natura imprevedibile della risposta del sistema ai transitori. Gli studi sono stati svolti da ciascuna società in maniera indipendente raggiungendo conclusioni simili. I casi esaminati sono stati circa 3 per tenere conto delle diverse condizioni di carico e dei diversi assetti di rete da prevedere durante la vita dell impianto. 13

14 Le sfide elettriche Riduzione potenza attiva trasmissibile a causa della potenza reattiva generata dal cavo I LT I Q I Q I LT I P a) b) I P I Q = corrente capacitiva I LT = corrente al limite termico (portata) I P = corrente di carico (attiva) a) cavo corto b) cavo lungo 14

15 Le sfide elettriche Potenza attiva trasmissibile al limite termico Declassamento r =MW/MVA in funzione della lunghezza per un cavo a 4 kv con capacità pari a 265nF/km. Linea tratteggiata: cosf=1 ad una estremità; linea continua cosf=1 al centro. 15

16 Le sfide elettriche Criteri per la compensazione shunt Minimizzare il derating della potenza trasmissibile dal cavo Variazione di tensione ammissibile nel nodo di alimentazione (DV<3%) Sovratensione all estremità aperta (TOV )all atto della messa in tensione Potere di interruzione di correnti capacitive (Ic < 4 Arms per interruttori 42 kv standard) Altri problemi di sistema legati al surplus di potenza reattiva (sottoeccitazione dei generatori e stabilità) 16

17 Le sfide elettriche Risultati: -Compensazione 88% mediante reattanze shunt da 275 MVAR a 42 kv direttamente collegate alle estremità della linea in cavo e una reattanza variabile (15-25 MVAR) sulle sbarre di Sorgente 17

18 Le sfide elettriche Valutazione del rischio di risonanze 5 [ Ω ] [kv] [H z] 1 2 [ ] [ Hz] [s ] 4 [kv] [kv ] harmonic order 3. P [MJ] 2.5 phase S phase T , [s],,2,4,6,8 1, 6 12 (f il 2b h l4 ) TU R BC 36 [kv] phase R [s] harmonic order 18

19 Simulazione della rete con l ElectroMagnetic Transient Program (EMTP) 185 nodi 38 kv e 22 kv nodi a 15 kv con carichi equivalenti Non-linearità simulate nel dominio del tempo (trasformatori, reattanze, scaricatori) Studio in frequenza alla sequenza diretta e omopolare 12 assetti di rete 4 livelli di carico Studio nel dominio del tempo Simulazioni deterministiche e statistiche (1 casi ognuna) 19

20 Fenomeni riscontrati Nel dominio della frequenza si riscontra uno spostamento della prima frequenza di risonanza parallelo della rete verso frequenze armoniche di basso ordine ( 2 a,3 a ) Nel dominio del tempo : una verifica del rischio di sovratensioni un ritardo nel passaggio per lo zero della corrente alla messa in tensione 2

21 Le prime frequenze naturali di risonanza per ogni nodo di rete dipendono principalmente dalla potenza di cortocircuito e dalla capacità elettrostatica Fenomeni riscontrati [Ω] - 1 km cavo doppia terna - 4 km cavo doppia terna - 5 km cavo doppia terna - 15 km linea aerea singola terna Il rischio aumenta con l incremento di lunghezza dei cavi e con rete debole [Hz] 5 Sovratensione temporanea (TOV) 21

22 Fenomeni riscontrati Rischi di sovratensioni temporanee (TOV) derivanti da fenomeni di Risonanza su armoniche Le armoniche sono prodotte da componenti non lineari, quali trasformatori e reattanze shunt in condizione di saturazione Energizzazione di un autotrasformatore da 4 MVA 2 [A] MC's PlotXY - Fourier chart(s). Copying date: 7/11/26 File inrush.pl4 Variable c:x3c-at4hc [peak] Initial Time:.98 Final Time: 1 4 [A] [s] 1. (f ile inrush.pl4; x-v ar t) c:x3c-at4hc harmonic order 22

23 Fenomeni riscontrati Valutazione del rischio di risonanze in frequenza 7 [Ω] 6 7 [Ω] [Hz] 1 Rete Italiana 4 kv con cavo attuale [Hz] 1 Rete 4 kv con cavo DT 43 km Spostamento f di risonanza a valori più bassi In rosso alla sequenza positiva 23

24 Fenomeni riscontrati Sovratensione temporanea calcolata in configurazione di rete risonante 6 [kv] [kv] ,88,9,92,94,96,98 [s] 1, [kv] ,,5 1, 1,5 2, 2,5 [s] 3, harmonic order Tensione di una fase a seguito messa in tensione da Villafranca con rete siciliana isolata dalla rete italiana e la linea Paternò Sorgente fuori servizio 24

25 Fenomeni riscontrati Valutazione del rischio di risonanze nel tempo 5 [kv] 375 Messa in tensione. Tensione fase R e correnti fasi R,S e T 6 [A] [kv] harmonic order [s] [s].5 Ritardo nel passaggio per lo zero della corrente 25

26 Fenomeni riscontrati 35 [A] Phase R 15 Ritardo nel passaggio per lo zero della 1 5 corrente di inserzione [s] 2. 3 [A] 2 Phase S 7 [A] Phases R S T [s] [s] 2. 3 [A] 2 1 Phase T [s] 2.

27 Soluzioni ai fenomeni riscontrati Per la sovratensione : adozione di procedure di esercizio che escludano assetti di rete critici ( ad es. rialimentazione del nuovo collegamento dalla rete siciliana isolata in assenza del 38 kv in Sicilia) Adozione dei sincronizzatori negli interruttori o ritardo apertura 27

28 Soluzione ai fenomeni riscontrati Valutazione del rischio di risonanze nel tempo Messa in tensione senza sincronizzatori. Tensione fase R e correnti fasi R,S e T 5 [kv] [A] [kv] harmonic order [s] [s].5 Ritardo nel passaggio per lo zero della corrente Messa in tensione con sincronizzatori. Tensione fase R e correnti fasi R,S e T 45 [kv] [A] Initial Time:.18 Final Time:.2 3 [kv] harmonic order [s] [s].5

29 Soluzione ai fenomeni riscontrati Ritardo nel passaggio per lo zero della corrente di inserzione Soluzione 1: Sincronizzatori 7 [A] Phases R S T 15 [ka] Phase R [s] [s] 5 4 [A] 3 2 Phases S T Soluzione 2: Ritardo in apertura delle fasi non affette da guasto [s] 5 29

30 Progetto Italia-Malta Italy Malta 16 m TOTAL LENGTH 3

31 Progetto Italia-Malta Schemi studiati HVDC 31

32 Progetto Italia-Malta Schemi studiati HVAC 32

33 Progetto Italia-Malta Potenza trasmissibile in AC 33